经颅磁刺激技术(tms)历经30多年的发展,从最初的试验研究到如今的广泛应用,已在临床科研发展中奠定了扎实的应用基础。目前现存的一大难题就是如何精确把控tms的刺激部位[1],这是制约该技术持续发展的重要瓶颈,也是直接影响tms疗效的关键因素之一。
一方面,tms刺激线圈与颅骨的距离直接影响磁场的大小,磁场强度随着距离呈指数衰减,刺激线圈离靶点越远,磁场越弱。另一方面,tms刺激线圈与颅骨的角度会影响磁场的分布与靶皮质的磁场强度,相切时,效应最强,垂直时最弱。
在tms的临床治疗中,刺激线圈远离头皮、刺激线圈未与颅骨相切、治疗过程中靶点移位、首次定位错误等一系列人工操作因素,这往往会影响tms的疗效,据以往研究显示,刺激部位与靶点偏移5mm就可能造成无效刺激。
目前临床上普遍使用刚性支架固定 tms 线圈 [2],虽然可以使线圈在刺激期间保持相对位置,但在10~30min的治疗过程中,患者头部难免出现移动,导致刺激点随之偏移。最简单常用的方法是让患者尽可能保持头部不动而与线圈接触,但是这种方法会让患者感到不适且配合度差。
因此,使用机器人辅助 tms 线圈定位的方法具有重要的意义。机器人辅助tms定位结合了神经导航技术和自动化智能技术的优势,可以实现tms精准、高效的刺激。目前,国际上已有许多机器人辅助 tms 定位的研究文献报告,均体现了机器人tms技术的优势。
在探究机器人tms定位系统提高线圈放置的准确性和稳定性方面, stefan等[3]对21名受试者在机器人线圈控制下共进行了160个小时共79次的rtms刺激,同时用神经导航系统监测线圈的位置和方向,结果发现机器人tms实现了较低的位置和方向误差,中间值为3.54毫米(总体为1.34毫米,线圈和头间距)和3.48°。而且机器人tms可在长时间tms刺激下始终保证线圈位置和方向的准确及稳定,这给实现长时间的tms精准刺激提供了重要依据。
richter等[4]研究通过机器人tms技术预先设定tms刺激靶点,发现其能实现首次定位的快速定位,并可自动进行记录,以便更精确地重复刺激。
此外,接触压力控制,保持了线圈与刺激点距离的稳定,并自动估计控制接触点的压力,保证线圈与头皮的最佳接触程度。研究结果发现,操作者在手动辅助定位的帮助下,定位时间比没有手动辅助的机器人定位减少了40%。如果选用机器内置的标准靶点,时间节省更多,同时,还使没有经验的操作者能够安全地使用该系统。这极大地提高了机器人tms定位系统的实用度和认可度。
foucher等[5]对10名受试者在测量mep过程中采用机器人辅助或使用神经导航手动放置线圈,从可靠性、持续时间、操作者和参与者的感觉等方面行了对照研究。评估结果将精度要求定义为小于5毫米的偏差,发现手动放置成功率仅达到50%,而机器人的成功率则为90%。同时,操作者认为机器人辅助比手动定位体验感更好、更省力(p = 0.04),使用起来更愉快、更舒适(p < 0.01)。
阿米磁刺激智能机器人系统
在个性化rtms治疗的背景下,线圈的定位和监控至关重要,这也是tms技术规范化、标准化应用不可或缺的关键环节。目前tms的定位全靠操作师手动设置,一位操作师经常监管多台tms设备,不仅工作强度巨大且无法实时监控到每一个个体的治疗状态。
而机器人tms技术不仅可以实现首次精准定位,还可实现治疗过程中的靶点锁定、智能跟随,实时监控确保每一次治疗都是精准刺激。
与传统方式相比,机器人tms具有极高的技术优势,不仅能解放临床医师的双手,还能保证患者的刺激疗效,前景不容小觑。
▼ 参考文献
[1] 万振宽. 重复经颅磁刺激(含定位导航系统)技术及临床应用[j]. 中国医疗设备, 2011(01):99-101.
[2] chronicle e p,pearson a j,mathews c. develop ment and positioning reliability of a tms coil holder for headache research[j]. headache,2005,45(1):37-41.
[3] goetz stefan m,kozyrkov i cassie,luber bruce et al. accuracy of robotic coil positioning during transcranial magnetic stimulation.[j] .j neural eng, 2019, 16: 054003.
[4] richter l , bruder r , schweikard a . hand-assisted positioning and contact pressure control for motion compensated robotized transcranial magnetic stimulation[j]. international journal of computer assisted radiology & surgery, 2012, 7(6):845-852.
[5] jack foucher, k. lorgouillou, j. turek,et al. robotic assistance in coil positioning improves reliability and comfort[c]conference of the german society for brain stimulation modulating emotions. 2013.
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